CubeX – creazione del PCB & Case

Ho scelto il microprocessore, il transceiver NFC, la gestione della batteria, i vari sensori, ho abbozzato tutto il progetto CubeX sia su carta che nella mia mente. Penso sia arrivato il momento di lasciare la fase di prototipazione e di iniziare la fase di progettazione vera e propria! Creare il PCB! 😀

Per prima cosa serve uno schema elettrico, che ovviamente ho già fatto! 🙂

Vista l’eccessiva grandezza è meglio se lo analizziamo prendendo di volta in volta vari gruppi di componenti.

Il primo gruppo di componenti è formato dalla coppia “microprocessore-transceiver NFC”, sono collegati mediante una porta parallela ad 8bit, quindi 8 linee digitali parallele. Vista la disponibilità di pin (64) del microprocessore l’utilizzo di una connessione parallela è il metodo più veloce e robusto per dialogare con il transceiver NFC: il TRF7970A. Altre connessioni minori riguardano varie linee digitali per il controllo dell’alimentazione e del modulatore interno del transceiver.

Il microprocessore utilizza un joystick miniaturizzato come input esterno ed uno schermo OLED da 0,96 pollici 😀 per la visualizzazione dei dati. Le connessioni necessarie per questa parte di circuito sono una linea seriale SPI per il controllo dell’OLED e cinque linee digitali in input per la lettura del joystick. Inoltre si può vedere il TC1204A che fornisce i 10V necessari all’OLED.

Tutto il gruppo di sensori (accelerometro, magnetometro, barometro, sensore temperatura IR, real time clock, eeprom seriale) necessita solamente di una linea di alimentazione comune a 3.3V mentre tutti gli elementi sono interconnessi utilizzando il BUS I2C: solamente due linee digitali per la comunicazione con il microcontrollore. Ogni singolo sensore fornisce in uscita una linea digitale collegata direttamente al microcontrollore per gestire le interrupt di sistema.

Una delle ultime “new entry” è il connettore per una microSD, che permette di interfacciare il microcontrollore con una comunissima microSD card mediante interfaccia SPI con quattro linee digitali.

Ultima new entry è il modulino bluetooth che permetterà al CubeX di comunicare come “slave” con qualsiasi altro dispositivo bluetooth “master” (smartphone, pc, …). Esso necessita di due linee digitali TX ed RX connesse al modulo UART del microcontrollore, una linea di “enable” per abilitare o disabilitare il bluetooth ed una linea di “status” per conoscere lo stato della connessione bluetooth.

Il gruppo di alimentazione e ricarica batteria fornisce tutte le tensioni necessarie per i vari componenti del CubeX e necessita solamente due linee digitali per comunicare al microcontrollore lo stato del processo di carica della batteria al litio e la possibilità di abilitare o disabilitare l’alimentazione a 5V del TPS61202.

Con i pin liberi restanti ho deciso di collegare due, tre transistors per poter pilotare uno speaker o buzzer,  un eventuale motorino di vibrazione o chissà qualche led di segnalazione.

Bene, lo schema elettrico è pronto, ora non mi resta che creare il PCB ed incastonare tutto questo bel po’ di roba in un quadrato da 6x6cm!

In questo video potete vedere cosa ho fatto in circa 8 ore di lavoro e “scervellamenti” vari 😀 :

***a breve sarà disponibile il video***

Ora che abbiamo il master del PCB avviene la parte più interessante! La fotoincisione!

Per prima cosa devo ritagliare un pezzo di basetta in vetronite presensibilizzata a doppia faccia:

Con il processo di fotoincisione in meno di due orette di lavoro ecco il risultato finale:

Qui invece inserisco qualche foto durante le fasi di montaggio dei vari componenti per gestire l’alimentazione tra cui il BQ24072 per gestire la carica della batteria al litio ed i due TPS6120x per fornire l’alimentazione necessaria al processore ed alle varie periferiche. Si possono vedere inoltre il connettore per la scheda SD ed il piccolo modulo bluetooth seriale:

Dopo aver creato il PCB ed assemblato tutto il CubeX è arrivato il momento di creare un bel case! E di che forma potrebbe essere il contenitore del CubeX? 😀

Ovviamente un cubo! più o meno 😛

Questo è il risultato finale, un case ricavato da un blocco pieno di teflon mentre le facce sono state realizzate con del policarbonato da 5mm avanzato dal lavoro delle dime Siegenia ;D

Per concludere l’articolo e per chi ha voglia di guardarsi 26min di video, inserisco il filmato dell’intero processo di fotoincisione e realizzazione del case:

Ecco qui una foto del case completato:

mentre qui potete vedere il rivestimento alla “Man In Black” 🙂